
Los investigadores han descubierto un nuevo material cuántico 2D, CeSiI, que marca el primer ejemplo de fermiones pesados en una estructura 2D. Este avance realizado por científicos de Uppsala y la Universidad de Columbia allana el camino para estudios avanzados sobre fenómenos cuánticos y el desarrollo de materiales con propiedades cuánticas adaptadas.
Investigadores de la Universidad de Uppsala, junto con otros colegas, han descubierto un nuevo material cuántico 2D en un estudio reciente. naturaleza. Este material innovador consta de capas atómicamente delgadas de cerio, silicio y yodo (CeSiI), lo que marca el primer ejemplo de un material 2D con fermiones pesados.
«Los electrones del CeSiI se comportan como si tuvieran 100 veces más masa que los electrones de los materiales normales. Por eso se les llama fermiones pesados. Lo que es más especial del CeSiI es que esta masa efectiva es anisotrópica.» , depende de la dirección en la que se encuentre. los electrones en la capa nuclear», afirma Chen-Shen Ong, uno de los investigadores de Uppsala detrás del estudio.

Chen-Shen Ong, Investigador en Física y Astronomía, Universidad de Uppsala, Suecia. Crédito: Universidad de Upsala
La investigación es una colaboración entre investigadores e investigadores en teoría de materiales de la Universidad de Uppsala.
» data-gt-translate-attributes=»({«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»})» tabindex=»0″ role=»link»>Universidad de Columbia En América. Para los investigadores de materiales de la Universidad de Uppsala, el principal problema era investigar teóricamente las propiedades cuánticas de los electrones en los materiales.
Antecedentes y significado de los fermiones pesados
Los fermiones pesados son una clase de materiales compuestos en los que los electrones interactúan entre sí con una fuerza inusual. Al hacerlo, coordinan sus movimientos en el llamado flujo cuántico. Esta interacción hace que los electrones se comporten como si tuvieran 100 o 1.000 veces más masa que los electrones de los materiales ordinarios. Estas fluctuaciones cuánticas desempeñan un papel importante en una serie de fenómenos cuánticos aún desconocidos, como la superconductividad no convencional, en la que una corriente eléctrica puede atravesar un material sin pérdida de energía ni magnetismo.

El nuevo material cuántico creado en un laboratorio de la Universidad de Columbia es único porque tiene una estructura cristalina similar a 2D con capas delgadas como átomos claramente separadas. Las capas están compuestas de cerio, silicio y yodo (CeSiI) y son el primer ejemplo de un material bidimensional con fermiones pesados. El estudio está dirigido por la Universidad de Uppsala. Crédito: Chen-Shen Ong, Universidad de Uppsala
Los materiales con fermiones pesados se han investigado durante décadas, pero hasta ahora la atención se ha centrado en materiales en los que los átomos están estrechamente empaquetados en una estructura tridimensional. En la década de 1970, los investigadores de la Universidad de Uppsala se centraron en materiales a base de cerio, con gran éxito.
Sin embargo, el nuevo material creado en el laboratorio de la Universidad de Columbia es único porque tiene una estructura cristalina similar a 2D que está claramente separada.
» data-gt-translate-attributes=»({«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»})» tabindex=»0″ role=»link»>atom– Capa fina. Las capas están compuestas de cerio, silicio y yodo (CeSiI) y son el primer ejemplo de un material bidimensional con fermiones pesados.
«Con este descubrimiento, ahora tenemos una plataforma de materiales significativamente mejorada para investigar la estructura electrónica relevante. Los materiales 2D son como un kit de construcción con piezas de LEGO. Nuestros socios ya están agregando capas de otros materiales 2D. Están trabajando para crear nuevos materiales con propiedades cuánticas personalizadas”, dice Chen-Shen Ong.
Cita: «Fermiones pesados bidimensionales en el CSI de metal de van der Waals» por Victoria A. Posey, Simon Turkal, Mehdi Razai, Arvind Dewarkanda, Ashish K. Kondo, Chen Shen Ong, Morgan Thanell, Daniel J. Cheka, Rocco A (1999) ).. Vitalon, Ran Jing, Suheng Su, David R. Needle, Elena Mirzadeh, Margaret L. Favre, Erver Jindal, Xiaoming Cui, Tonica Vela, Patrick Thunström, Turgut Yilmaz, Elio Vescov, David Graff, Zehua , Allen Scheie, Andrew Andrew F. May, Olle Eriksson, DN Basov, Cory R. Dean, Angel Rubio, Philip Kim, Michael E. Ziebel, Andrew J. Millis, Abhay N. Pasupathy y Xavier Roy, 17 de enero de naturaleza.
DOI: 10.1038/s41586-023-06868-x